滤波器
如何为顾客服务
单相滤波器
LISN
人工线背景信息
补偿单元
有高功率晶闸管控制的补偿单元所带来的利益

如何为顾客服务
    基本原则:与用户保持平等的伙伴关系,为用户提供经济合理的dU/dt滤波器和正弦波滤波器。

    Bajog可以利用自己的专有技术为用户提供最经济合理的解决方案,并提供各式各样的高达3500A的滤波器,当然包括“du/dt滤波器和正弦波滤波器”。

    为了满足每个用户的要求,Bajog开发生产的一系列的dU/dt滤波器和正弦波滤波器, 其电流为1A到1500A, 时钟频率为2KHZ到16KHZ, 导线长度超过600m。

    需要了解的重要情况:

     不同的系统和特性要求需要采用不同的有针对性的滤波器解决方案。
     Bajog能提供什么帮助?

    根据客户提供的信息,Bajog生产出一种基本型的滤波器,可以通过其外部接头扩展各种不同的功能以满足每个用户的特殊要求。
    同时,Bajog也可为客户试验提供现场测试服务,实验室测试服务以及热线电话技术服务。
滤波器所选用材料都是经过优化处理选择的, 或能完全符合dU/dt要求,如10KV/μs 到500V/μs,或能产生谐波分量极小的完美正弦波形,且尺寸遵从最小化的要求, 从而节省空间,时间以及金钱。
    客户只需支付原型机费用和相应的测试工时费。
    到目前为止,只要准备充分合理, Bajog都可以在一天时间内完成测试工作,找到合适的解决方案。
    勿庸置疑,在进行优化工作时Bajog对所有不利因素如阻尼振荡(与变频器时钟频率关联的诱导衰减),与长导线有关的温度特性,对中间回路的回馈以及其它因素的影响都有仔细考虑,这应归功于其高技术水平的客户服务特点。Bajog的dU/dt滤波器适合于所有对技术有高要求的场合,如大学,军事应用以及工业企业。
    如下记录的是两个不同的滤波器的优化方案,是与BTU(Brandenburg技术大学)合作所得到的结果。方案是在一天的时间内得到的。
1.单相滤波器(不同时钟频率情况下的测试以及结果评估)
1.1单个调制(5kHz)
1.1.2总谐波分量


    为了算出总谐波分量,对波形函数作了一次傅立叶分解。 以下的波形曲线是由示波器记录, 并以ASCII格式文件形式储存的。在用Excel处理后,这些文件能够被读入Simplorer程序作连续处理。


    中间回路电压设定为400V,所记录波形是在示波器速度选择为10kbit/s时得出的。


    50Hz的基波分量值为UI=320.38V; 5kHz(脉冲频率)附近的谐波分量特别强,U5kHz=42.12V。
    谐波失真计算如下:

    对波形有一定的要求,相关的基波分量应占至少99.5%,谐波失真应小于5%。可以通过附加电容削减谐波分量,每个电容2 μF。附加6个电容时空载和额定感应负载情况下的电压波形记录(22 kW, I = 13.5 A)。


    附加10 μF电容时谐波失真为4.5% ;谐波量也可以通过减小中间线路电压而削减。

    中间线路的电压为350V时――这是为了获得230V的电压输出所要求的最小电压,谐波分量比400V时小2%,附加保护电路的电容只要8 μF就足够了(而400V时要10 μF)。因此,为了降低谐波分量,从而最大限度地减小滤波器,中间线路的电压应该越小越好。同时,也应该考虑到要留有足够的余量,以应付负载突变和由IGBTs或导线引起的损耗的影响。对所提及的变极器,其中间线路的电压的理想值为360V到370V之间(名义负载)。

1.2 脉冲系统: 单个调制(10kHz)

    假定中间线路电压为400V,对开关损耗和线路损耗有足够余量,时钟频率增加到10kHz 。

1.2.1 总谐波失真

    谐波分量越低,边缘越窄,受脉冲频率影响的锯齿状波形越细密。


    合成谐波失真为4.5%,为检验该值的准确性, 可以通过Norma G?rtz 功率分析仪直接测定该值,然后进行比较。直接测定值为4.6%,这表明该值是经得起推敲的。该测量值是在空载时-也就是最坏的情况下测得的。在一半额定负载时,该值就可降到4.1%。由此可知任何情况下总谐波失真都小于4.5%,不会超过5%的规定值。用不附加电容的滤波器就可以了。在对输出电压的质量要求很高时,可以用到附加电容。附加2 μF电容时总谐波失真是3.6%,而附加6μF电容时总谐波失真是2.8%。

2 测试流程和测试结果
2.1 总谐波分量

    为了算出总谐波分量,对波形函数作了一次傅立叶分解。 以下的波形曲线是由示波器记录, 并以ASCII格式文件形式储存的。在用Excel处理后,这些文件能够被读入Simplorer程序作连续处理。

    中间回路电压设定为630V,所记录的是滤波器速度选择为10Kbit/s时的数据。

    50Hz基波分量值为UI=568.77V, 5kHz附近的(脉冲频率)谐波特别强,U5.097kHz=17.67V。

    总谐波失真计算如下 :

    对波形有一定的要求。基波分量应占至少99.5%,谐波分量应小于5%。附加几个电容可以削减谐波分量(每个相间电容2μF) 。

    附加2μF电容谐波失真降到3.3%(4μF时降到2%)。Norma G?rtz功率分析仪的测试结果验证了该值。

    最大谐波值为U4.897kHz=10.7V。负载和空载时仅有一个边缘差异。额定负载时(12KW),附加2μF电容,谐波失真为3.4%;附加4μF电容,谐波失真为1.8%。功率分析仪的测试结果进一步验证了这些数据。

箱式滤波器

    不断增加,各种电气设施和装置的广泛使用又使电路经常处于不对称负载状态下,供电质量正在显著下降。这种情况对电磁兼容性滤波器(EMC-filter)也有一定的影响。

    我们的箱式滤波器涉及范围广泛,从电路结构上可分为两类:

1) 电流补偿电抗器
2) 顺感应电抗器

    优点:

由于结构紧密,电感值高,所以壳体尺寸小
衰减快,在10-14kHz时就开始衰减
与顺感应电抗器相比较,电感值更高
与顺感应方式相比,由于其电感值高,即使减小星形连接的电容的值,滤波器信号依然会呈现很陡峭衰减。
不会由于各种可能的不对称电流的影响而产生饱和现象, 因此没有干扰发生,如共振干扰。
低发热

    缺点:

如果各相负载不对称,波形差异过大,与星形连接电容相关的电流补偿电感的作用会被极大地激发出来,同时也可能会产生一种较低的蜂鸣声。滤波器不受这种蜂鸣声的影响。
由于电感值低,电容必须相应地增加,以确保衰减的高增长。
接着,由于电容增加,对PE的漏电流也会增加。
与电流补偿滤波器相比,外壳尺寸大
与电流补偿滤波器相比,电感值低
一般而言,这种滤波器较贵

    解释:

1) 如果供电线路上的非线性负载(如变流器)的比例超过10~15%,各相间的波形差异就不会只是一个简单的正弦波。线路阻抗和线路中的并联滤波器的阻抗会形成一个并联振荡电路,在其谐振频率下,由不对称波形引起的电流会由于电阻增加而减小, 同时由于波形不对称而产生下降的电压会增加,这样就在电源线和滤波电容之间产生了一个补偿电流。由于不对称的影响, 滤波器电流补偿电抗器的作用就被激发, 进而趋向饱和,产生一个蜂鸣声。

2) 有非常高电容值的箱式滤波器会对PE激发一个较高的漏电流。这个漏电流有时可达50%的额定电流值。

    例子:

额定电流: 230VAC(相对PE)
额定电流:16A
线路频率:50Hz
星形连接电容:对PE 40μF(该值可以导致kHz范围内的高衰减)
漏电流计算值:3.8A/相

    从以上条件及经济的角度来考虑,现在还不适宜采用高电容值的滤波器。 成熟合理的电路结构是保证一个好的滤波器能够使用多年的先决条件。

3) 高电容还有其它缺点如必须增大电容尺寸以安全达到电压额定值。德国Neubiberg "Bundeswehr Fachhochschule"的线性分析表明,私人电源上的尖峰现象和瞬态现象(过压)可高达3.5KV,而工业电源上则可高达10KV,这种现象时有发生。如果电容电压额定值过低,在承受高尖峰电压(高dU/dt)时它就容易被击穿,如果这种情况反复发生几次,电容就可能被彻底损坏。滤波器的性能会过早地呈现明显的下降,滤波器明显依赖于线性性,几个月以后,滤波器就不再有足够的滤波能力了。

    修正:

    如果用户的三相(L1L2L3/N)电源负载呈现不对称, 或者他需要这种不对称,我们建议其采用带顺感应电抗器(along inductance reactor)的滤波器,电容值要合适。

    因此与期望衰减有关的漏电流会受到很大的影响。大多数箱式滤波器采用了合理的电路结构,使其与PE之间可承受500VAC的电压,我们也可根据客户的要求将其扩展为1000VAC。

    在一些例外情况下,滤波器中必须采用一个额外的可替代的电压保护。

 
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